Kasalukuyang mga Aplikasyon at mga Tren sa Hinaharap para sa Solid-Insulated Ring Main Units (RMUs)

1.Kasalukuyang Kalagayan ng Paggamit ng Solid-Insulated Ring Main Units sa Medium-Voltage Distribution Networks

1.1 Malawakang Paggamit sa Urban Residential Areas

Ang pangunahing komponente ng medium-voltage ring main units (RMUs) ay bunsod ng mga load switches at fuses. Ang mga yunit na ito ay nagbibigay ng maraming mga abilidad, kabilang ang simpleng istraktura, kompak na laki, at relatibong mababang halaga. Bukod dito, sila ay epektibong nagpapabuti ng kalidad ng enerhiya at pinauunlad ang reliabilidad at seguridad ng suplay ng enerhiya. Ang obserbasyon ay nagpapakita na ang pinakamataas na rated current para sa medium-voltage RMUs ay 1250A, na may tipikal na halaga ng 630A. Batay sa insulating media, ang mga RMUs ay karaniwang naklase sa dalawang uri: air-insulated at SF₆ gas-insulated. Ginagamit ang mga ito pangunahin para sa switching ng load currents at pagputol ng short-circuit currents, at nagbibigay din ng ilang kontrol at proteksyon na mga punsiyon.

1.2 Vacuum Load-Switch RMUs Nagbibigay ng Maasamang Isolation Gaps

Ang mga load switch na ginagamit sa air-insulated RMUs ay kinabibilangan ng apat na uri: gas-generating, compressed-air, vacuum, at SF₆. Sa mga ito, ang SF₆ load switches ang nagsisilbing pangunahing switches sa air-insulated RMUs. Ang mga load switch sa sealed enclosures karaniwang may tatlong operational positions: load interruption, maasamang grounding, at circuit isolation.

1.3 Pinahusay na Practical Application Level

Kadalasang may kompak na disenyo ang mga RMUs. Dahil sa katangian na ito, ang karamihan sa mga load switches (karaniwang high-voltage switches) ay may relatibong simpleng istraktura at equipped ng high-voltage fuses. Ang normal na operasyon ng RMUs ay pangunahing umasa sa mga load switches, habang ang short-circuit currents ay epektibong napuputol ng fuses. Ang epektibong kombinasyon ng mga komponenteng ito ay nagsisilbing pagpapalit ng circuit breakers, bagaman ang pagpapalit na ito ay limitado sa tiyak na capacity ranges.

2.Pag-unlad ng Trends at Teknikal na Katangian ng Solid-Insulated Ring Main Units

2.1 Epektibong Paggamit ng Encapsulated Pole Technology

Karaniwang ginagamit ang epoxy resin bilang pangunahing insulating material sa solid insulation, at ang vacuum ay gumanap bilang arc-quenching medium. Upang epektibong makamit ang mga punsiyon tulad ng load at current isolation, ang operating mechanism ay dapat na tama na aktibado upang makapagbigay ng epektibong kontrol sa power distribution system, at higit pa, protektahan ang equipment at safety ng mga tao. Ang solid insulation ay siyentipikong binabawasan ang phase-to-ground insulation distance sa loob ng switchgear, na binabawasan ang air insulation gaps mula 125mm hanggang lamang ilang milimetro. Walang SF₆ gas, ang kabuuang volume ay mas maliit kumpara sa traditional C-GIS. Bukod dito, ang paggamit ng isang relatibong simpleng operating mechanism ay epektibong binabawasan ang bilang ng mga komponente, na nagpapataas ng reliabilidad ng equipment.

2.2 Teknikal na Katangian ng Solid-Insulated RMUs

Kumpara sa air-insulated RMUs na may SF₆ switches at SF₆ gas-insulated RMUs, ang solid-insulated RMUs ay nagbibigay ng maraming mga abilidad: Una, ang housing structure ay mas simpleng disenyo. Sa pamamagitan ng pagtanggal ng pressure vessels, pressure gauges, filling valves, at iba pang gas-related components, ang reliabilidad ng RMUs ay siyentipikong nabubuhos, binabawasan ang maintenance costs, at pinahihusay ang operational condition ng switch. Pangalawa, ang main switch ay equipped ng isang isolation component, na nagbibigay ng malinaw na visible break. Ang solid insulation ay pangunahing gumagamit ng epoxy resin sleeves at insulating tubes. Ang mga materyales na ito ay epektibong nagbabawas ng SF₆ liquefaction sa cold regions at nagbabawas ng adverse effects mula sa thermal expansion sa high-temperature areas, na nagpapakita ng malawak na applicability sa extreme environments.

3.Mga Isyu na Kailangang Pansinin sa Solid-Insulated Ring Main Units

3.1 Insulation at Surface Coating Technology

Batay sa mekanismo ng partial discharge formation, ang internal discharges sa solid insulation ay pangunahing dahil sa presence ng voids. Ang kasalukuyang sealing techniques karaniwang kasama ang preheating ng metal molds, paglagay ng preheated components sa mold, slow injection under vacuum, at curing. Ang prosesong ito ay hindi lamang inefficient kundi mahal rin. Ang incomplete bubble removal ay maaaring magresulta sa maraming voids sa solid insulation, na maaaring magdulot ng partial discharge sa panahon ng operasyon, na nagdudulot ng long-term cracking ng insulation components at nakakaapekto sa safe at reliable operation ng equipment.

Kaya, kailangan ng advanced, high-quality, at efficient epoxy resin encapsulation technology. Bukod dito, dahil ang surface shielding ay direktang nakakaapekto sa performance ng equipment, ang issue ng surface shielding—i.e., surface shielding technology—ay kailangang i-address sa panahon ng disenyo at produksyon. Ang layunin ng metallizing ng surface ng insulation materials ay upang magbigay ng reliable grounding para sa solid insulation components, minimize ang impact ng environmental factors, at i-enhance ang product performance. Kasalukuyan, isang malaking bahagi ng solid-insulated RMUs sa merkado ay walang proper surface treatment, na nagreresulta sa mataas na partial discharge levels sa inilalabas na produkto.

3.2 Kakulangan ng Operation at Maintenance Experience

Ang solid-insulated RMUs ay isang relatibong bagong teknolohiya. Dahil sa kakulangan ng scientific at reasonable trial operation arrangements ng power grids, ang kasalukuyang total operational volume ay maliit, ang operational time ay maikli, at hindi pa kompleto ang provincial grid connections. Halimbawa, sa high-temperature, high-humidity, coastal, high-rainfall, at large diurnal temperature variation regions, ang practical issues ay kailangang i-address. Ang comprehensive work experience ay kailangang ma-accumulate nationwide upang makuha ang targeted at forward-looking improvements sa solid-insulated RMUs, na patuloy na nagpapataas ng product safety at stability.

3.3 Pag-unlad ng Solid-Insulated RMU Equipment

Sa nakaraang mga taon, kasabay ng mabilis na pag-unlad ng China's distribution network, ang teknikal na antas ng distribution system ay siyentipikong nabubuhos. Ang SF₆ gas ay malawak na ginagamit sa medium-voltage RMUs. Batay sa kasalukuyang estado ng pag-unlad ng China, ang SF₆ gas ay nagbibigay ng pinakamahusay na overall performance. Gayunpaman, kasabay ng pagtaas ng awareness sa environmental protection at importansya ng natural conservation, ang malawak na paggamit ng SF₆ gas sa RMUs ay nagdudulot ng ilang environmental hazards at potential risks sa kalusugan ng tao. Kaya, ang pagbawas sa paggamit ng SF₆ gas RMUs at pagpromote ng solid-insulated RMUs ay magiging pangunahing layunin para sa pag-unlad ng high-voltage switchgear. Ang domestic manufacturers ay inaasahan ang trend na ito at unti-unti nang nagsisimula sa pag-develop at pag-produce ng solid-insulated RMU products.

3.4 Optimization ng Insulation Module Structure Design

Ang structural design ng insulation modules ay dapat, habang sinusunod ang functional, inspection, at installation requirements, ang layunin ay upang bawasan ang material consumption at i-prevent ang residual stress. Ang presence ng residual stress ay maaaring magdulot ng internal at external cracks sa solid insulation components, na nagdudulot ng partial discharge sa panahon ng operasyon at potential insulation breakdown. Kaya, ang in-depth research sa overall structure, thickness, at transitions ng insulation modules ay kinakailangan, kasama ang consideration sa heat dissipation concepts.

3.5 Research at Design ng Shielding Layers

Ang pangunahing layunin ng external design ay upang planuhin ang metal shielding grounding: una, sa kaso ng insulation failure, upang i-confine ang short-circuit faults sa phase-to-ground lang, na binabawasan ang arc energy at fault risk; pangalawa, upang i-maintain ang insulation performance sa anumang environment nang hindi kailangan ng cleaning ng module's outer surface, na nagpapataas ng unchanged electric field distribution kahit na may metallic foreign objects sa loob ng cabinet.

4.Pag-unlad ng Direksyon para sa Solid-Insulated Ring Main Unit Technology

4.1 Pag-unlad ng Bagong High-Performance Insulating Materials

Bagama't ang epoxy resin ay maganda ang performance bilang solid insulation material, ang casting process sa vacuum ceramic arc-quenching chambers ay maaaring sumira sa raw materials. Kaya, ang pag-develop ng advanced epoxy resins na lumampas sa kasalukuyang material characteristics ay kinakailangan. Noong 2014, ang journal Science ay inilathala ang isang artikulo tungkol sa pagkakatuklas ng isang bagong recyclable thermosetting polymer, na nagmarka ng isang significant advancement sa recycling ng "polysalicylate" thermosetting plastics. Ang polymer na ito ay nagpapakita ng mataas na recyclability, na nag-aaddress sa isyu na ang thermosetting plastics ay dating non-recyclable. Sa susunod na dekada, ang mga bagong produkto ay lalong lalaganap na gagamit ng recyclable thermosetting materials.

4.2 Research sa Internal Component Interface Connection Methods

Dahil ang solid-insulated RMUs ay ginagawa sa pamamagitan ng encapsulating ng main circuit conductors at mounting parts sa loob ng solid insulation, ang inflexibility ng embedded components ay nangangailangan ng standardized connections sa pagitan ng iba't ibang cast elements. Ang overall configuration ng RMU ay linear, at ang connecting conductors ay kailangang icast ng epoxy resin, na nangangailangan ng tiyak na degree ng freedom sa panahon ng product rationalization. Upang i-address ito, inirerekumendo ang isang interface technology na gumagamit ng silicone rubber material para sa gate-to-conductor connections. Ang paraan na ito ay nagbibigay ng standardization, na nagpapahintulot sa mga component na maconnect at maconfigure nang maayos, na binabawasan ang complexity ng overall insulated enclosure design.

4.3 Market Promotion Prospects para sa Solid-Insulated RMUs

Ang solid-insulated RMUs ay may simpleng istraktura, kompak na laki, non-toxic, pollution-free operation, at environmentally friendly, na naka-align sa global green development concept. Gayunpaman, para maging matagumpay ang isang produkto, ang mga manufacturer ay kailangang kumita mula sa sales, kaya ang market application ay isang key focus. Ang pag-unawa at pag-satisfy sa user needs ay critical para sa matagumpay na pag-introduce ng mga bagong produkto. Ang application prospects ng solid-insulated products ay inanalisa batay sa user requirements.

4.3.1 Produkto na Nakakasundo sa Consumer Needs

Sa panahon ng paggamit, ang mga user ay unang nangangailangan na ang technical parameters ng produkto ay sumunod sa relevant standards (technical specifications, national at industry standards, etc.) at makakuha ng certification mula sa national power industry. Dahil wala pang specific standards para sa solid-insulated products, ang mga manufacturer ay kailangang tumulong sa pag-establish ng national o industry standards. Inirereport na noong Disyembre 31, 2002, ang claims para sa humigit-kumulang 15 million tons ng solid-insulated products ay inilapat.

4.3.2 Mataas na User Requirements para sa Distribution Network Products

Ang medium-voltage distribution equipment ay isang pundamental na komponente na malawakang ginagamit sa power grids. Kasabay ng patuloy na paglalago ng grid infrastructure, ang demand para sa medium-voltage equipment bilang isang tulay sa pagitan ng main networks at end-users ay tumataas. Ang mga user ay nangangailangan ng mga produkto na may mahabang service life, malakas na environmental adaptability, sumusunod sa environmental standards, kompak na laki, madali at mabilis na installation, economic convenience, at isang maasamang operational history.

Ang solid-insulated RMUs ay may kompak na dimensyon, na may single load switch cabinet units na may sukat na 860mm (depth) × 420mm (width) × 1200mm (height) o 850mm (depth) × 500mm (width) × 1600mm (height). Ang sukat nito ay nasa gitna ng air-insulated switchgear. Batay sa itinalak na teknikal na performance, ang solid-insulated RMUs ay nagbibigay ng enhanced personal safety. Gayunpaman, dahil sa kanilang maikling operational history, limitado lang ang bilang ng units na kasalukuyang nasa serbisyo sa ilang Chinese factories. Dahil sa limitadong operational data, hindi pa posible na i-evaluate ang aging ng epoxy insulation o matukoy ang inspection cycles.

Ang ilang domestic equipment manufacturers ay naggarantiya ng product lifespan na higit sa 20 years sa pamamagitan ng advanced production facilities (workshops, molds, at automated laser welding). Ito ang nagbibigay ng competitive advantage. Economically, ang kasalukuyang produksyon ng solid-insulated enclosures ay nangangailangan ng malaking investment sa specialized equipment, molds, at materials, na nagreresulta sa mas mataas na market prices. Bukod dito, bilang ang power systems ay pangunahing gumagamit ng equipment bidding na nakatuon sa mababang presyo, ang SF₆ RMU modules ay naging mas cost-competitive, na nagpapahirap para sa solid-insulated RMUs na makamit ang market dominance sa maikling termino.

4.3.3 Environmental Requirements ng Produkto

Sa karamihan ng rehiyon, ang mga user ay nangangailangan ng normal na operating environment na hindi lumampas sa 40°C at hindi bababa sa -10°C. Gayunpaman, ang patuloy na pagtaas ng frequency ng natural disasters sa buong mundo ay nagdulot ng mas mataas na user demands. Halimbawa, ang mga RMUs na inilapat sa harsh environments ay dapat fully enclosed at maintenance-free, na nagpapataas ng complete insulation. Ang circuit breaker equipment ay dapat ipakita ang malakas na environmental adaptability, dust at moisture resistance, short-term immersion protection, at enhanced vibration resistance.

Ang casting ng internal components ng circuit breakers sa epoxy resin ay siyentipikong binabawasan ang degradation dahil sa vibration sa panahon ng transport at paggamit. Kumpara sa gas-insulated RMU products, ang ilang manufacturers ay nagconduct ng mga test sa Qinghai at coastal humid regions, pati na rin sa altitudes na humigit-kumulang 4000m, na nagpapakita ng IP68 protection ratings. Kaya, ang solid-insulated RMU products ay mas mabuti na sumusunod sa environmental requirements.

5.Kasimpulan

Batay sa kasalukuyang estado ng pag-unlad ng solid-insulated RMUs sa China, ang insulation technology ay relatibong mature, na epektibong nag-aaddress sa mga kakulangan ng air-insulated at gas-insulated RMUs, at angkop para sa special environments tulad ng high-altitude regions. Ang pag-adopt ng solid-insulated RMUs ay epektibong magpapataas ng pag-unlad ng China's power grid at makakatulong sa sustainable socioeconomic development. Kasabay ng pagtaas ng attention sa environmental protection, maaaring sabihin nang may tiwala na ang solid-insulated RMUs ay may malawak na application prospects.